KR101630759B1 - Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames - Google Patents

Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames Download PDF

Info

Publication number
KR101630759B1
KR101630759B1 KR1020100127871A KR20100127871A KR101630759B1 KR 101630759 B1 KR101630759 B1 KR 101630759B1 KR 1020100127871 A KR1020100127871 A KR 1020100127871A KR 20100127871 A KR20100127871 A KR 20100127871A KR 101630759 B1 KR101630759 B1 KR 101630759B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
thin film
ultrasonic transducer
substrate
electrode
support
Prior art date
Application number
KR1020100127871A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20120066503A (en
Inventor
김동균
신형재
정석환
정병길
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
Priority to KR1020100127871A priority Critical patent/KR101630759B1/en
Priority to US13/168,473 priority patent/US8727994B2/en
Publication of KR20120066503A publication Critical patent/KR20120066503A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101630759B1 publication Critical patent/KR101630759B1/en

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B06B1/0292—Electrostatic transducers, e.g. electret-type
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4477—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device using several separate ultrasound transducers or probes
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483—Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/14—Echo-tomography
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B1/00—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • B06B1/02—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of electrical energy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
    • B06B3/00—Methods or apparatus specially adapted for transmitting mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S15/00—Systems using the reflection or reradiation of acoustic waves, e.g. sonar systems
    • G01S15/88—Sonar systems specially adapted for specific applications
    • G01S15/89—Sonar systems specially adapted for specific applications for mapping or imaging
    • G01S15/8906—Short-range imaging systems; Acoustic microscope systems using pulse-echo techniques
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00—Piezoelectric or electrostrictive devices

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Transducers For Ultrasonic Waves (AREA)
  • Micromachines (AREA)

Abstract

개시된 초음파 변환기의 셀은 기판과 지지부와 각각 이격되어 마련된 박막과 지지부와 박막을 연결하는 연결부를 포함할 수 있으며, 연결부는 탄성 변형되는 변형부를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 채널은 복수 개의 초음파 변환기의 셀이 어레이 형태로 배열된 것이다. 또한, 개시된 초음파 변환기는 복수 개의 초음파 변환기의 채널이 어레이 형태로 마련된 것이다.The cell of the disclosed ultrasonic transducer may include a thin film provided separately from the substrate and the supporting portion, and a connecting portion connecting the supporting portion and the thin film, and the connecting portion may include a deforming portion that is elastically deformed. In the channel of the ultrasonic transducer, the cells of a plurality of ultrasonic transducers are arranged in an array form. In the disclosed ultrasonic transducer, channels of a plurality of ultrasonic transducers are provided in an array form.

Description

초음파 변환기의 셀, 채널 및 이를 포함하는 초음파 변환기{Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames}[0001] The present invention relates to an ultrasonic transducer,

초음파 변환기의 셀, 채널 및 이를 포함하는 초음파 변환기에 관한 것이다.To an ultrasonic transducer cell, a channel, and an ultrasonic transducer including the same.

미세가공 초음파 변환기(micromachined ultrasonic transducer, MUT)(이하, 초음파 변환기)는 전기적 신호를 초음파 신호로 변환하거나, 반대로 초음파 신호를 전기적 신호로 변환할 수 있는 장치이다. 초음파 변환기는 예를 들어, 의료 영상 진단 기기에 사용되고 있는데, 비침습적(non-invasive)으로 신체의 조직이나 기관의 사진이나 영상을 얻을 수 있는 장점이 있다. 그리고, 초음파 변환기는 그 변환 방식에 따라서, 압전형 초음파 변환기(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT), 정전 용량형 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT), 자기형 초음파 변환기(magnetic micromachined ultrasonic transducer, mMUT) 등을 포함할 수 있다.A micromachined ultrasonic transducer (MUT) (hereinafter, referred to as an ultrasonic transducer) is a device that converts an electrical signal into an ultrasonic signal or vice versa. Ultrasonic transducers are used, for example, in medical imaging diagnostic devices, which are non-invasive and have the advantage of obtaining images or images of the tissues or organs of the body. The ultrasonic transducer may be a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pMUT), a capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT), a magnetic micromachined ultrasonic transducer (mMUT) And the like.

초음파 변환기의 셀, 채널 및 이를 포함하는 초음파 변환기를 제공한다.A cell, a channel, and an ultrasonic transducer including the ultrasonic transducer are provided.

개시된 초음파 변환기의 셀은The disclosed ultrasonic transducer cell

기판;Board;

상기 기판 상에 마련된 지지부;A support provided on the substrate;

상기 기판과 상기 지지부와 각각 이격되어 마련된 박막; 및A thin film provided separately from the substrate and the supporting portion; And

상기 지지부와 상기 박막을 연결하는 연결부를 포함할 수 있다.And a connection part connecting the supporting part and the thin film.

상기 연결부는 상기 지지부와 연결되는 지지부 접촉부, 상기 박막과 연결되는 박막 접촉부 및 상기 지지부 접촉부와 상기 박막 접촉부 사이에 마련되며, 탄성 변형되는 변형부를 포함할 수 있다.The connecting portion may include a supporting portion contacting portion connected to the supporting portion, a thin film contacting portion connected to the thin film, and a deforming portion provided between the supporting portion contacting portion and the thin film contacting portion and being elastically deformed.

상기 박막은 상기 변형부의 변형에 의해서, 상기 기판에 대해서 수직한 방향으로 진동할 수 있다.The thin film can vibrate in a direction perpendicular to the substrate by the deformation of the deformed portion.

상기 기판 상에 마련된 제1전극을 더 포함할 수 있다.And a first electrode provided on the substrate.

상기 제1전극 상에 마련된 절연층을 더 포함할 수 있다.And an insulating layer provided on the first electrode.

상기 박막 상에 마련된 제2전극을 더 포함할 수 있다.And a second electrode provided on the thin film.

상기 연결부 상에 마련되고, 상기 제2전극에 전기적 신호를 인가하는 급전선을 더 포함할 수 있다.And a feed line provided on the connection part and applying an electrical signal to the second electrode.

상기 박막은 전도성 박막일 수 있다. The thin film may be a conductive thin film.

상기 연결부 상에 마련된 압전층을 더 포함할 수 있다.And a piezoelectric layer provided on the connection portion.

상기 압전층의 하면에 마련된 제3전극과 상기 압전층의 상면에 마련된 제4전극을 더 포함할 수 있다.A third electrode provided on a lower surface of the piezoelectric layer, and a fourth electrode provided on an upper surface of the piezoelectric layer.

상기 기판, 상기 지지부, 상기 박막 및 상기 연결부는 하나의 캐비티를 형성할 수 있다.The substrate, the support, the thin film, and the connection portion may form one cavity.

개시된 초음파 변환기의 채널은 상기 초음파 변환기의 셀을 복수 개 구비하고,The channel of the disclosed ultrasonic transducer includes a plurality of cells of the ultrasonic transducer,

상기 복수 개의 초음파 변환기의 셀은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 마련될 수 있다.The cells of the plurality of ultrasonic transducers may be arranged in an array of m x n (where m and n are natural numbers of 1 or more).

개시된 초음파 변환기의 채널은The channel of the disclosed ultrasonic transducer

복수 개의 홈(recess)이 마련된 기판;A substrate provided with a plurality of recesses;

상기 복수 개의 홈에 각각 이격되어 마련된 복수 개의 박막; 및A plurality of thin films spaced apart from each other in the plurality of grooves; And

상기 박막과 상기 홈 외곽의 지지부를 각각 연결하는 복수 개의 연결부를 포함할 수 있다.And a plurality of connection portions connecting the thin film and the supporter of the groove outside.

상기 연결부는 상기 지지부와 연결되는 지지부 접촉부, 상기 박막과 연결되는 박막 접촉부 및 상기 지지부 접촉부와 상기 박막 접촉부 사이에 마련되며, 탄성 변형되는 변형부를 포함할 수 있다.The connecting portion may include a supporting portion contacting portion connected to the supporting portion, a thin film contacting portion connected to the thin film, and a deforming portion provided between the supporting portion contacting portion and the thin film contacting portion and being elastically deformed.

상기 박막은 상기 변형부의 변형에 의해서, 상기 기판에 대해서 수직한 방향으로 진동할 수 있다.The thin film can vibrate in a direction perpendicular to the substrate by the deformation of the deformed portion.

상기 복수 개의 홀 안에 각각 마련된 제1전극을 더 포함할 수 있다.And a first electrode provided in each of the plurality of holes.

상기 제1전극 상에 마련된 절연층을 더 포함할 수 있다.And an insulating layer provided on the first electrode.

상기 복수 개의 박막 상에 각각 마련된 제2전극을 더 포함할 수 있다.And a second electrode provided on each of the plurality of thin films.

상기 연결부 상에 마련되고, 상기 제2전극에 전기적 신호를 인가하는 급전선을 더 포함할 수 있다.And a feed line provided on the connection part and applying an electrical signal to the second electrode.

상기 박막은 전도성 박막일 수 있다.The thin film may be a conductive thin film.

상기 연결부 상에 각각 마련된 압전층을 더 포함할 수 있다.And a piezoelectric layer provided on each of the connection portions.

상기 압전층의 하면에 마련된 제3전극과 상기 압전층의 상면에 마련된 제4전극을 더 포함할 수 있다.A third electrode provided on a lower surface of the piezoelectric layer, and a fourth electrode provided on an upper surface of the piezoelectric layer.

상기 기판, 상기 지지부, 상기 복수 개의 박막 및 상기 복수 개의 연결부는 각각 하나의 캐비티를 형성할 수 있다.The substrate, the support, the plurality of thin films, and the plurality of connection portions may form one cavity, respectively.

개시된 초음파 변환기는 상기 초음파 변환기의 채널을 복수 개 포함하고,The disclosed ultrasonic transducer includes a plurality of channels of the ultrasonic transducer,

상기 복수 개의 초음파 변환기의 채널은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 마련될 수 있다.The channels of the plurality of ultrasonic transducers may be arranged in an array of m x n (where m and n are natural numbers of 1 or more).

개시된 초음파 변환기의 셀은 박막이 기판에 대해서 수직한 방향으로 진동할 수 있다. 따라서, 개시된 초음파 변환기의 셀에서, 정전력과 부피 변화량이 증가하여, 초음파 변환기의 송신 출력과 수신 감도를 향상시킬 수 있다.The cell of the disclosed ultrasonic transducer can vibrate the thin film in a direction perpendicular to the substrate. Therefore, in the cell of the disclosed ultrasonic transducer, the amount of change in the electrostatic force and the volume increases, and the transmission output and the reception sensitivity of the ultrasonic transducer can be improved.

도 1a는 개시된 초음파 변환기의 셀의 개략적인 평면도이며, 도 1b 및 도 1c는 개시된 초음파 변환기의 셀의 개략적인 단면도이다.
도 2a 및 도 2b는 비교예에 따른 초음파 변환기의 셀의 개략적인 단면도이고, 도 2c는 개시된 초음파 변환기의 셀의 개략적인 단면도이다.
도 3은 개시된 초음파 변환기의 셀의 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 4는 개시된 초음파 변환기의 셀의 다른 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 5는 개시된 초음파 변환기의 셀의 또 다른 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 6a는 다른 개시된 초음파 변환기의 셀의 개략적인 평면도이고, 도 6b는 다른 개시된 초음파 변환기의 셀의 개략적인 단면도이다.
도 7은 개시된 초음파 변환기의 셀의 변형예의 개략적인 단면도이다.
도 8a는 개시된 초음파 변환기의 채널의 개략적인 평면도이고, 도 8b는 개시된 초음파 변환기의 채널의 개략적인 단면도이다.FIG. 1A is a schematic plan view of a cell of the disclosed ultrasonic transducer, and FIGS. 1B and 1C are schematic cross-sectional views of a cell of the disclosed ultrasonic transducer.
FIGS. 2A and 2B are schematic cross-sectional views of a cell of an ultrasonic transducer according to a comparative example, and FIG. 2C are schematic cross-sectional views of a cell of the disclosed ultrasonic transducer.
3 is a schematic cross-sectional view of a modified example of the cell of the disclosed ultrasonic transducer.
4 is a schematic cross-sectional view of another variant of the cell of the disclosed ultrasonic transducer.
5 is a schematic cross-sectional view of another variant of the cell of the disclosed ultrasonic transducer.
FIG. 6A is a schematic plan view of a cell of another disclosed ultrasonic transducer, and FIG. 6B is a schematic cross-sectional view of a cell of another disclosed ultrasonic transducer.
7 is a schematic cross-sectional view of a modified example of the cell of the disclosed ultrasonic transducer.
FIG. 8A is a schematic plan view of the channel of the disclosed ultrasonic transducer, and FIG. 8B is a schematic cross-sectional view of the channel of the disclosed ultrasonic transducer.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 개시된 초음파 변환기의 셀, 채널 및 이를 포함하는 초음파 변환기에 대해서 상세하게 설명한다. 이하의 도면들에서, 동일한 참조 부호는 동일한 구성 요소를 지칭하며, 도면상에서 각 구성 요소의 크기는 설명의 명료성과 편의성을 위해서 과장되어 있을 수 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, in which a cell, a channel and an ultrasonic transducer including the cell and channel of the disclosed ultrasonic transducer are described in detail. In the following drawings, like reference numerals refer to like elements, and the size of each element in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation.

도 1a는 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 평면도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 1b는 도 1a의 AA'에서 바라본, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 그리고, 도 1c는 초음파 변환기의 셀(100)에 포함된 박막(50)이 진동하는 모습을 도시한 것이다.FIG. 1A schematically illustrates a top view of a cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer, and FIG. 1B schematically illustrates a cross-sectional view of a cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer as viewed from AA 'of FIG. 1A. 1C shows a state in which the thin film 50 included in the cell 100 of the ultrasonic transducer vibrates.

도 1a 및 도 1b를 참조하면, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(40), 기판(10)과 지지부(40)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(40)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 기판(10) 상에 마련되는 제1전극(20), 제1전극(20) 상에 마련되는 절연층(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 박막(50) 상에 마련되는 제2전극(60), 제2전극(60)과 연결되는 급전선(80)을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 정전용량형 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT)의 셀일 수 있다. 즉, 제1전극(20)과 제2전극(60)은 커패시터를 형성할 수 있다.1A and 1B, a cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer includes a substrate 10, a support 40 provided on the substrate 10, a thin film provided separately from the substrate 10 and the support 40, And a connecting portion 70 connecting the support 50 and the support 40 to the thin film 50. The cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a first electrode 20 provided on the substrate 10 and an insulating layer 30 provided on the first electrode 20. The cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a second electrode 60 provided on the thin film 50 and a feeder line 80 connected to the second electrode 60. Here, the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer may be a cell of a capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT). That is, the first electrode 20 and the second electrode 60 can form a capacitor.

기판(10)은 통상 사용되는 재료로 형성될 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 유리 등으로 형성될 수 있다. 그밖에, 기판(10)으로 SOI(silicon on insulator) 웨이퍼 등이 사용될 수 있다. 기판(10)에는 지지부(40)가 형성될 수 있으며, 지지부(40)는 기판(10)과 일체로 형성될 수도 있다. 즉, 기판(10)을 에칭하여, 기판(10) 상에 지지부(40)를 형성할 수 있다.The substrate 10 may be formed of a commonly used material, for example, silicon (Si), glass, or the like. In addition, a SOI (silicon on insulator) wafer or the like may be used as the substrate 10. A support 40 may be formed on the substrate 10 and the support 40 may be formed integrally with the substrate 10. That is, the substrate 10 may be etched to form the support 40 on the substrate 10.

제1전극(20)은 기판(10) 상에 마련될 수 있으며, 박막(50) 또는 제2전극(40)에 대응되는 기판(10) 상의 영역에 마련될 수 있다. 그리고, 제1전극(20)은 전도성 재료로 형성될 수 있으며 예를 들어, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt 등으로 형성될 수 있다.The first electrode 20 may be provided on the substrate 10 and may be provided on the substrate 10 corresponding to the thin film 50 or the second electrode 40. The first electrode 20 may be formed of a conductive material, for example, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt, or the like.

절연층(30)은 제1전극(20) 상에 마련될 수 있으며, 제1전극(20)과 제2전극(60)을 전기적으로 절연시킬 수 있다. 한편, 박막(50)이 전도성 재료로 형성되는 경우, 절연층(30)은 제1전극(20)과 전도성 박막(50)을 절연시킬 수 있다.The insulating layer 30 may be provided on the first electrode 20 and may electrically insulate the first electrode 20 from the second electrode 60. On the other hand, when the thin film 50 is formed of a conductive material, the insulating layer 30 can insulate the first electrode 20 from the conductive thin film 50.

박막(50)은 기판(10) 및 지지부(40)와 각각 이격되어 마련될 수 있다. 즉, 박막(50)은 기판(10)과 지지부(40)로 형성된 홈(도 8b의 41) 상에 이격되어 마련될 수 있다. 박막(50)은 예를 들어, 실리콘(Si), 질화 실리콘(SixNy), 파릴렌(parylene) 등으로 형성될 수 있다. 박막(50)은 원형 또는 다각형일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 아울러, 박막(50)은 기판(10), 지지부(40) 및 연결부(70)와 함께 하나의 캐비티(55)를 형성할 수 있으며, 캐비티(55)는 진공 상태일 수 있다.The thin film 50 may be provided separately from the substrate 10 and the support portion 40. That is, the thin film 50 may be provided on the groove (41 in FIG. 8B) formed by the substrate 10 and the support 40. The thin film 50 may be formed of, for example, silicon (Si), silicon nitride (Si x N y ), parylene, or the like. Thin film 50 may be circular or polygonal, but is not limited thereto. In addition, the thin film 50 may form one cavity 55 together with the substrate 10, the support portion 40, and the connection portion 70, and the cavity 55 may be in a vacuum state.

연결부(70)는 지지부(40)와 박막(50)을 연결시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 질화 실리콘(SixNy), 파릴렌(parylene) 등으로 형성될 수 있다. 연결부(70)는 예를 들어, 튜브를 수평 방향에서 반으로 잘라놓은 형상일 수 있으며, 그 단면은 브릿지(bridge) 형태일 수 있다. 그리고, 연결부(70)는 박막 접촉부(71), 지지부 접촉부(73) 및 변형부(72)를 포함할 수 있다. The connection portion 70 may connect the support portion 40 and the thin film 50 and may be formed of, for example, silicon (Si), silicon nitride (Si x N y ), parylene or the like. The connecting portion 70 may be, for example, a shape in which the tube is cut in half in the horizontal direction, and the cross section thereof may be in the form of a bridge. The connecting portion 70 may include the thin film contacting portion 71, the supporting portion contacting portion 73, and the deforming portion 72.

박막 접촉부(71)는 박막(50)의 상면과 연결되며, 박막(50)과 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 그리고, 박막 접촉부(71)는 박막(50)의 중심(C)을 기준으로 대칭적으로 마련될 수 있다. 즉, 도 1b에서 양쪽의 박막 접촉부(71)로부터 박막(50)의 중심(C)까지의 거리(r1, r2)는 서로 같을 수 있다. 박막 접촉부(71)로부터 박막(50)의 중심(C)까지의 거리(r1, r2)는 박막(50)의 반지름(r)보다 작거나 같을 수 있는데 예를 들어, 박막 접촉부(71)로부터 박막(50)의 중심(C)까지의 거리(r1, r2)는 박막(50)의 반지름(r)의 1/2일 수 있다(r1= r2 = 0.5r). 한편, 박막 접촉부(71)는 박막(50)의 상면에 제2전극(60)이 형성되는 경우에, 제2전극(60)의 상면과 연결될 수 있다. 지지부 접촉부(73)는 지지부(40)의 상면과 연결되며, 지지부(40)와 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다.The thin film contacting portion 71 is connected to the upper surface of the thin film 50 and may be provided extending in a direction perpendicular to the thin film 50. The thin film contact portion 71 may be provided symmetrically with respect to the center C of the thin film 50. [ That is, the distances r 1 and r 2 from the thin film contacting portions 71 to the center C of the thin film 50 in FIG. 1B may be equal to each other. Distance (r 1, r 2) to the center (C) of the thin film 50 from the thin-film contact portion (71) may less than or equal to the radius (r) of the thin film 50, for example, thin-film contact portion (71) (R 1 , r 2 ) from the center of the thin film 50 to the center C of the thin film 50 may be ½ of the radius r of the thin film 50 (r 1 = r 2 = 0.5r). The thin film contact portion 71 may be connected to the upper surface of the second electrode 60 when the second electrode 60 is formed on the upper surface of the thin film 50. The support portion contact portion 73 may be connected to the upper surface of the support portion 40 and extend in a direction perpendicular to the support portion 40.

변형부(72)는 박막 접촉부(71)와 지지부 접촉부(73) 사이에 마련되며, 탄성 변형될 수 있다. 변형부(72)는 박막 접촉부(71)와 지지부 접촉부(73)를 연결하며, 기판(10) 내지 박막(50)과 평행하게 마련될 수 있다. 그리고, 변형부(72)는 탄성 재료로 형성될 수 있으며, 또는 그 얇은 두께에 의해서 탄성 변형될 수도 있다. 박막(50)은 변형부(72)의 탄성 변형에 의해서, 기판(10)에 대해서 수직한 방향으로 진동할 수 있다. 즉, 박막(50)은 피스톤과 같이 기판(10)에 대해서 상하로 움직일 수 있다. 따라서, 초음파 변환기의 셀(100)은 제1전극(20) 및 제2전극(60) 사이의 평균 정전력(electrostatic force)과 박막(50)의 진동에 의한 셀의 부피 변화량이 증가할 수 있다. 평균 정전력과 부피 변화량의 증가는 결국 초음파 변환기 셀(100)의 송신 출력과 수신 감도를 향상시킬 수 있다.The deformed portion 72 is provided between the thin film contacting portion 71 and the supporting portion contacting portion 73 and can be elastically deformed. The deforming portion 72 connects the thin film contacting portion 71 and the supporting portion contacting portion 73 and may be provided in parallel with the substrate 10 to the thin film 50. [ The deformed portion 72 may be formed of an elastic material, or may be elastically deformed by its thin thickness. The thin film 50 can vibrate in a direction perpendicular to the substrate 10 by the elastic deformation of the deformation portion 72. [ That is, the thin film 50 can move up and down with respect to the substrate 10 like a piston. Accordingly, in the cell 100 of the ultrasonic transducer, the average electrostatic force between the first electrode 20 and the second electrode 60 and the volume change of the cell due to the vibration of the thin film 50 may increase . The increase in the average electrostatic force and the volume change can eventually improve the transmission output and the reception sensitivity of the ultrasonic transducer cell 100.

제2전극(60)은 박막(50) 상에 마련될 수 있으며, 박막(50)의 상면 내지 박막(50)의 하면에 마련될 수 있다. 제2전극(60)은 전도성 재료로 형성될 수 있으며 예를 들어, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt 등으로 형성될 수 있다. 그리고, 급전선(80)이 지지부(40) 및 연결부(70) 상에 마련되고, 제2전극(60)까지 연장될 수 있다. 급전선(80)은 외부 전원(V)으로부터 제2전극(60)에 전기적 신호를 입력할 수 있다. 또한, 급전선(80)은 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 전기적 신호의 변화 예를 들어, 정전 용량의 변화를 외부로 전달할 수 있다. 여기에서, 외부 전원(V)은 DC 전압과 AC 전압을 포함할 수 있다. 한편, 박막(50)은 도핑된 실리콘(doped Si)과 같이 전도성 재료로 형성될 수 있는데, 이 경우에는 제2전극(60)은 생략될 수 있다. 이 경우에는, 제1전극(20)과 전도성 박막(50)이 커패시터를 형성할 수 있다. 이 경우, 급전선(80)은 전도성 박막(50)에 전기적 신호를 입력하거나, 제1전극(20)과 전도성 박막(50) 사이의 전기적 신호의 변화를 외부로 전달할 수 있다.The second electrode 60 may be provided on the thin film 50 and may be provided on the lower surface of the thin film 50 or on the lower surface of the thin film 50. The second electrode 60 may be formed of a conductive material, for example, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt, or the like. The feeder line 80 may be provided on the support portion 40 and the connection portion 70 and may extend to the second electrode 60. The feeder line 80 can input an electrical signal from the external power source V to the second electrode 60. In addition, the feeder line 80 can transmit a change in electrical signal between the first and second electrodes 20 and 60, for example, a change in capacitance, to the outside. Here, the external power supply V may include a DC voltage and an AC voltage. Alternatively, the thin film 50 may be formed of a conductive material such as doped Si, in which case the second electrode 60 may be omitted. In this case, the first electrode 20 and the conductive thin film 50 can form a capacitor. In this case, the feeder line 80 may input an electrical signal to the conductive thin film 50 or may transmit the change of the electrical signal between the first electrode 20 and the conductive thin film 50 to the outside.

다음으로, 도 1c를 참조하여, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 동작 원리를 설명한다. 먼저, 초음파 변환기의 셀(100)의 송신 원리를 설명한다. 제1 및 제2전극(20, 60)에 DC 전압(미도시)이 인가되면, 박막(50)은 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 정전력과 박막(50)에 미치는 중력이 평행을 이루는 높이에 위치할 수 있다. 제1 및 제2전극(20, 60)에 DC 전압(미도시)이 인가된 상태에서, 제1 및 제2전극(20, 60)에 AC 전압을 인가하면 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 정전력 변화에 의해서 박막(50)이 진동할 수 있다. 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 박막(50)은 박막(50) 자체가 변형되면서 진동하는 것이 아니라, 변형부(72)의 변형에 의해서 진동할 수 있다. 박막(50)의 가장자리가 지지부(40)에 직접 고정되지 않으므로, 박막(50)의 자유도가 증가할 수 있다. 따라서, 박막(50)은 활처럼 휘지않고, 기판(10)과 평행하게, 기판(10)에 대해서 수직한 방향으로 움직일 수 있다. 즉, 박막(50)은 기판(10)에 대해서 피스톤과 같이 상하로 움직일 수 있으며, 따라서 초음파 변환기의 셀(100)의 부피 변화량이 증가할 수 있다. Next, the operation principle of the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer will be described with reference to Fig. 1C. First, the transmission principle of the cell 100 of the ultrasonic transducer will be described. When a DC voltage (not shown) is applied to the first and second electrodes 20 and 60, the thin film 50 is in contact with the electrostatic force between the first and second electrodes 20 and 60 and the gravitational force May be located at a height that is parallel. When an AC voltage is applied to the first and second electrodes 20 and 60 while a DC voltage (not shown) is applied to the first and second electrodes 20 and 60, the first and second electrodes 20, 60, the thin film 50 can vibrate. The thin film 50 of the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer can vibrate by the deformation of the deformed portion 72, not by the deformation of the thin film 50 itself. The edge of the thin film 50 is not directly fixed to the supporting portion 40, so that the degree of freedom of the thin film 50 can be increased. Therefore, the thin film 50 can move in a direction perpendicular to the substrate 10, parallel to the substrate 10, without bowing like an arc. That is, the thin film 50 can move up and down like a piston with respect to the substrate 10, and thus the volume change of the cell 100 of the ultrasonic transducer can be increased.

개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 박막(50)이 진동할 때, 박막(50) 중심 및 절연층(30) 사이의 거리(d1)와 박막(50) 외곽 및 절연층(30) 사이의 거리(d2)는 서로 같을 수 있다. 따라서, 제1 및 제2전극(20, 60)에서 그 중심에서의 정전력은 그 외곽에서의 정전력과 서로 같을 수 있다. 즉, 제1 및 제2전극(20, 60) 사이에는 전극에서의 위치에 상관없이, 균일한 정전력이 분포될 수 있다. 따라서, 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 평균 정전력이 증가할 수 있다. 이렇게 초음파 변환기의 셀(100)의 부피 변화량과 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 평균 정전력이 증가하여, 초음파 변환기의 셀(100)의 송신 출력이 증대될 수 있다.The cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer is configured such that when the thin film 50 vibrates the distance d 1 between the center of the thin film 50 and the insulating layer 30 and the distance d 1 between the outer surface of the thin film 50 and the insulating layer 30 The distances d 2 may be equal to each other. Therefore, the electrostatic force at the center of the first and second electrodes 20 and 60 may be the same as the electrostatic force at the periphery thereof. That is, uniform electrostatic force can be distributed between the first and second electrodes 20 and 60 irrespective of the positions of the electrodes. Accordingly, the average electrostatic force between the first and second electrodes 20 and 60 can be increased. Thus, the volume change of the cell 100 of the ultrasonic transducer and the average electrostatic force between the first and second electrodes 20 and 60 increase, so that the transmission power of the cell 100 of the ultrasonic transducer can be increased.

초음파 변환기의 셀(100)의 수신 원리는 다음과 같다. 송신 때와 마찬가지로, 제1 및 제2전극(20, 60)에 DC 전압(미도시)이 인가되면, 박막(50)은 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 정전력과 박막(50)에 미치는 중력이 평행을 이루는 높이에 위치할 수 있다. 제1 및 제2전극(20, 60)에 DC 전압(미도시)이 인가된 상태에서, 외부로부터 물리적 신호, 예를 들어, 초음파가 박막(50)에 인가되면, 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 정전력이 변할 수 있다. 이 변화된 정전력을 감지하여 외부로부터의 초음파를 수신할 수 있다. 송신 때와 마찬가지로, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 박막(50)은 기판(10)과 평행하게, 기판(10)에 대해서 수직한 방향으로 움직일 수 있다. 따라서, 초음파 변환기의 셀(100)의 부피 변화량과 제1 및 제2전극(20, 60) 사이의 평균 정전력이 증가하여, 초음파 변환기의 셀(100)의 수신 감도가 증대될 수 있다.The receiving principle of the cell 100 of the ultrasonic transducer is as follows. When a DC voltage (not shown) is applied to the first and second electrodes 20 and 60 as in the transmission, the thin film 50 is separated from the electrostatic force between the first and second electrodes 20 and 60, 50) can be located at a height that makes the gravity parallel. When a physical signal such as an ultrasonic wave is applied to the thin film 50 from the outside in a state where a DC voltage (not shown) is applied to the first and second electrodes 20 and 60, 20, 60 may vary. So that the ultrasonic waves from the outside can be received. As in the transmission, the thin film 50 of the disclosed cell 100 of the ultrasonic transducer can move in a direction perpendicular to the substrate 10, parallel to the substrate 10. Accordingly, the volume change of the cell 100 of the ultrasonic transducer and the average electrostatic force between the first and second electrodes 20 and 60 increase, and the reception sensitivity of the cell 100 of the ultrasonic transducer can be increased.

도 2a 및 도 2b는 비교예에 따른 초음파 변환기의 셀(1, 5)의 단면을 개략적으로 도시한 것이고, 도 2c는 개시된 초음파 변환기의 셀(100)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 여기에서, 각 박막(50)의 두께는 동일하며, 트렌치(55)에서의 박막과 연결부(70)의 두께는 박막(50) 두께의 1/2이다.FIGS. 2A and 2B schematically show cross sections of cells 1 and 5 of an ultrasonic transducer according to a comparative example, and FIG. 2C schematically shows a cross section of a cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer. Here, the thickness of each thin film 50 is the same, and the thickness of the thin film and the connecting portion 70 in the trench 55 is 1/2 of the thickness of the thin film 50. [

도 2a를 참조하면, 비교예에 따른 초음파 변환기의 셀(1)은 박막(50)의 가장자리가 지지부(40)에 고정되어, 구속된(clamped) 형태이다. 도 2b를 참조하면, 비교예에 따른 초음파 변환기의 셀(5)은 박막(50)의 가장자리가 지지부(40)에 고정되어, 구속된(clamped) 형태이나, 박막(50)의 가장자리에 트렌치(trench)(55)가 형성된다. 트렌치(55)는 초음파 변환기의 셀(5)의 박막(50)의 구속 조건을 완화시켜 줄 수 있다. 시뮬레이션(simulation) 결과, 도 2b의 초음파 변환기의 셀(5)의 부피 변화량이 도 2a의 초음파 변환기의 셀(1)의 부피 변화량보다 증가했다. 이와 함께, 도 2b의 초음파 변환기의 셀(5)의 평균 정전력도 도 2a의 초음파 변환기의 셀(1)의 평균 정전력보다 증가했다. Referring to FIG. 2A, the cell 1 of the ultrasonic transducer according to the comparative example is a clamped shape in which the edge of the thin film 50 is fixed to the support 40. Referring to FIG. 2B, the cell 5 of the ultrasonic transducer according to the comparative example has a clamped shape in which the edge of the thin film 50 is fixed to the support 40, trenches 55 are formed. The trench 55 can relax the constraint condition of the thin film 50 of the cell 5 of the ultrasonic transducer. As a result of the simulation, the amount of change in the volume of the cell 5 of the ultrasonic transducer of FIG. 2B is increased compared with that of the cell 1 of the ultrasonic transducer of FIG. In addition, the average electrostatic power of the cell 5 of the ultrasonic transducer of Fig. 2B is also higher than that of the cell 1 of the ultrasonic transducer of Fig. 2A.

도 2c를 참조하면, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 박막(50)이 지지부(40)에 직접 고정되지 않고, 연결부(70)를 통해서 지지부(40)에 고정될 수 있다. 따라서, 비교예의 초음파 변환기의 셀(1, 5)보다 박막(50)의 구속 조건이 더 완화될 수 있으며, 기판(10)에 대해서 피스톤과 같이 상하로 움직일 수 있다. 시뮬레이션 결과, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 비교예의 초음파 변환기의 셀(1, 5)보다 부피 변화량과 평균 정전력이 더욱 증가했다. 따라서, 개시된 초음파 변환기의 셀(100)은 비교예의 초음파 변환기의 셀(1, 5)보다 송신 출력 및 수신 감도가 향상될 수 있다.Referring to FIG. 2C, the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer may be fixed to the support 40 through the connection 70 without the thin film 50 being fixed directly to the support 40. Therefore, the constraining condition of the thin film 50 can be further relaxed than the cells 1 and 5 of the ultrasonic transducer of the comparative example, and the substrate 10 can be moved up and down like the piston. As a result of the simulation, the volume change amount and the average electrostatic force of the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer increased more than those of the cells 1 and 5 of the ultrasonic transducer of the comparative example. Therefore, the cell 100 of the disclosed ultrasonic transducer can have higher transmission output and reception sensitivity than the cells 1 and 5 of the ultrasonic transducer of the comparative example.

도 3은 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(110)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1b의 초음파 변환기의 셀(100)과의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.3 schematically shows a cross section of a cell 110 of an ultrasonic transducer according to a modification. The difference from the cell 100 of the ultrasonic transducer of FIG. 1B will be mainly described.

도 3을 참조하면, 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(110)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(40), 기판(10)과 지지부(40)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(40)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70a)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(110)은 기판(10) 상에 마련되는 제1전극(20), 제1전극(20) 상에 마련되는 절연층(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 개시된 초음파 변환기의 셀(110)은 박막(50) 상에 마련되는 제2전극(60)을 더 포함할 수 있다.3, the cell 110 of the ultrasonic transducer according to the modification includes a substrate 10, a support 40 provided on the substrate 10, a thin film provided separately from the substrate 10 and the support 40, And a connecting portion 70a connecting the support 50 and the support 40 to the thin film 50. The cell 110 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a first electrode 20 provided on the substrate 10 and an insulating layer 30 provided on the first electrode 20. In addition, the disclosed cell 110 of the ultrasonic transducer may further include a second electrode 60 provided on the thin film 50.

연결부(70a)는 지지부(40)와 박막(50)을 연결시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 질화 실리콘(SixNy), 파릴렌(parylene) 등으로 형성될 수 있다. 연결부(70a)는 예를 들어, 튜브를 반으로 잘라놓은 형상일 수 있으며, 그 단면은 브릿지(bridge) 형태일 수 있다. 연결부(70a)는 박막 접촉부(71a), 지지부 접촉부(73a) 및 변형부(72a)를 포함할 수 있다. 박막 접촉부(71a)는 박막(50)의 상면 또는 제2전극(60)의 상면과 연결되며, 박막(50)과 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 그리고, 박막 접촉부(71a)의 끝단은 박막(50)과의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 박막 접촉부(71a)의 끝단은 좌우로 펼쳐진 형태를 가질 수 있다. 따라서, 박막(50)은 박막 접촉부(71a)와 견고히 결합하여, 고정될 수 있다. 그리고, 지지부 접촉부(73a)는 지지부(40)의 상면과 연결되며, 지지부(40)와 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 또한, 지지부 접촉부(73a)는 박막(50)에 의해서 연결부(70a)에 가해지는 하중을 견디기 위해서, 지지부(40) 상면에서 넓게 형성될 수 있다. 따라서, 연결부(70a)에 가해지는 하중은 지지부 접촉부(73a)를 통해서 지지부(40)로 분산될 수 있다.The connection portion 70a may connect the support portion 40 and the thin film 50 and may be formed of, for example, silicon (Si), silicon nitride (Si x N y ), parylene or the like. The connecting portion 70a may be, for example, a shape in which the tube is cut in half, and the cross section thereof may be in the form of a bridge. The connecting portion 70a may include a thin film contacting portion 71a, a supporting portion contacting portion 73a, and a deforming portion 72a. The thin film contacting portion 71a is connected to the upper surface of the thin film 50 or the upper surface of the second electrode 60 and may be provided extending in a direction perpendicular to the thin film 50. [ The end of the thin film contacting portion 71a may be formed to have a structure in which the contact area with the thin film 50 is increased. For example, the end of the thin film contact portion 71a may have a shape spread out to the left and right. Therefore, the thin film 50 can firmly engage and be fixed to the thin film contact portion 71a. The support portion contact portion 73a is connected to the upper surface of the support portion 40 and may extend in a direction perpendicular to the support portion 40. [ The support portion contact portion 73a may be formed wide on the upper surface of the support portion 40 to withstand the load applied to the connection portion 70a by the thin film 50. [ Therefore, the load applied to the connecting portion 70a can be dispersed to the supporting portion 40 through the supporting portion contacting portion 73a.

도 4는 다른 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(120)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1b 및 도 3의 초음파 변환기의 셀(100, 110)과의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.4 schematically shows a cross section of a cell 120 of an ultrasonic transducer according to another modification. The difference between the ultrasonic transducer 100 and the ultrasonic transducer 100 shown in FIG. 1B and FIG. 3 will be mainly described.

도 4를 참조하면, 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(120)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(40), 기판(10)과 지지부(40)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(40)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70b)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(120)은 기판(10) 상에 마련되는 제1전극(20), 제1전극(20) 상에 마련되는 절연층(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 개시된 초음파 변환기의 셀(120)은 박막(50) 상에 마련되는 제2전극(60)을 더 포함할 수 있다.4, the cell 120 of the ultrasonic transducer according to the modification includes a substrate 10, a support 40 provided on the substrate 10, a thin film provided separately from the substrate 10 and the support 40, And a connecting portion 70b connecting the support 50 and the support 40 to the thin film 50. The cell 120 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a first electrode 20 provided on the substrate 10 and an insulating layer 30 provided on the first electrode 20. In addition, the cell 120 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a second electrode 60 provided on the thin film 50.

연결부(70b)는 예를 들어, 튜브를 반으로 잘라놓은 형상일 수 있으며, 그 단면은 도 4에 도시된 바와 같이 아치(arch) 형태일 수 있다. 아치형 연결부(70b)는 박막 접촉부(71b), 지지부 접촉부(73b) 및 변형부(72b)를 포함할 수 있다. 박막 접촉부(71b)는 박막(50)의 상면 또는 제2전극(60)의 상면과 연결되며, 곡면 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 박막 접촉부(71b)의 끝단은 박막(50)과의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 박막 접촉부(71b)의 끝단은 도 3의 박막 접촉부(71a)와 같이, 좌우로 펼쳐진 형태를 가질 수 있다. 따라서, 박막(50)은 박막 접촉부(71b)와 견고히 결합하여, 고정될 수 있다. The connection portion 70b may be, for example, a shape in which the tube is cut in half, and its cross section may be in the form of an arch as shown in Fig. The arcuate connection portion 70b may include a thin film contact portion 71b, a support portion contact portion 73b, and a deformation portion 72b. The thin film contact portion 71b is connected to the upper surface of the thin film 50 or the upper surface of the second electrode 60, and may be provided in a curved shape. The end of the thin film contacting portion 71b may be formed to have a structure in which the contact area with the thin film 50 is increased. For example, the end of the thin film contact portion 71b may have a shape spread to the left and right as in the thin film contact portion 71a of FIG. Therefore, the thin film 50 can firmly engage with the thin film contact portion 71b and can be fixed.

지지부 접촉부(73b)는 지지부(40)의 상면과 연결되며, 곡면 형태로 마련될 수 있다. 그리고, 지지부 접촉부(73b)는 박막(50)에 의해서 연결부(70)에 가해지는 하중을 견디기 위해서, 도 3의 지지부 접촉부(71a)와 같이, 지지부(40) 상면에서 넓게 형성될 수 있다. 따라서, 연결부(70)에 가해지는 하중은 지지부 접촉부(73b)를 통해서 지지부(40)로 분산될 수 있다. 여기에서, 변형부(72b)도 곡면형태로 마련되어, 박막 접촉부(71b)와 지지부 접촉부(73b)를 연결할 수 있으며, 그 기능은 앞서 설명된 바와 같다.The support portion contact portion 73b is connected to the upper surface of the support portion 40 and may be provided in a curved shape. The support portion contact portion 73b can be formed broader on the upper surface of the support portion 40 like the support portion contact portion 71a in Fig. 3 to withstand the load applied to the connection portion 70 by the thin film 50. [ Therefore, the load applied to the connecting portion 70 can be dispersed to the supporting portion 40 through the supporting portion contacting portion 73b. Here, the deforming portion 72b is also provided in a curved shape so that the thin film contacting portion 71b and the supporting portion contacting portion 73b can be connected, and the function thereof is as described above.

도 5는 또 다른 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(130)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1b, 도 3 및 도 4의 초음파 변환기의 셀(100, 110, 120)과의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.5 schematically shows a cross section of a cell 130 of an ultrasonic transducer according to another modification. And the cells 100, 110, and 120 of the ultrasonic transducer of FIGS. 1B, 3, and 4 will be mainly described.

도 5를 참조하면, 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(130)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(45), 기판(10)과 지지부(45)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(45)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70c)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(130)은 기판(10) 상에 마련되는 제1전극(20), 제1전극(20) 상에 마련되는 절연층(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 개시된 초음파 변환기의 셀(130)은 박막(50) 하면에 마련되는 제2전극(60)을 더 포함할 수 있다.5, the cell 130 of the ultrasonic transducer according to the modification includes a substrate 10, a support 45 provided on the substrate 10, a thin film provided separately from the substrate 10 and the support 45, And a connecting portion 70c connecting the supporting portion 45 and the thin film 50. [ The cell 130 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a first electrode 20 provided on the substrate 10 and an insulating layer 30 provided on the first electrode 20. Further, the cell 130 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a second electrode 60 provided on the bottom surface of the thin film 50.

연결부(70c)는 지지부(45)와 박막(50)을 연결시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 질화 실리콘(SixNy), 파릴렌(parylene) 등으로 형성될 수 있다. 연결부(70c)의 단면은 도 5에 도시된 바와 같이, "ㄱ"자 형태일 수 있다. 그리고, 연결부(70c)는 박막 접촉부(71c), 지지부 접촉부(73c) 및 변형부(72c)를 포함할 수 있다. 박막 접촉부(71c)는 박막(50)의 상면과 연결되며, 박막(50)과 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 그리고, 박막 접촉부(71c)의 끝단은 박막(50)과의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 박막 접촉부(71c)의 끝단은 도 3의 박막 접촉부(71a)와 같이, 좌우로 펼쳐진 형태를 가질 수 있다. 따라서, 박막(50)은 박막 접촉부(71c)와 견고히 결합하여, 고정될 수 있다. The connection portion 70c may connect the support portion 45 and the thin film 50 and may be formed of silicon (Si), silicon nitride (Si x N y ), parylene, or the like. The cross section of the connection portion 70c may be in the shape of "a" as shown in Fig. The connecting portion 70c may include the thin film contacting portion 71c, the supporting portion contacting portion 73c, and the deforming portion 72c. The thin film contact portion 71c is connected to the upper surface of the thin film 50 and may extend in a direction perpendicular to the thin film 50. [ The end of the thin film contacting portion 71c may be formed to have a structure in which the contact area with the thin film 50 is increased. For example, the end of the thin film contact portion 71c may have a shape spread to the left and right as in the thin film contact portion 71a in Fig. Therefore, the thin film 50 can firmly engage and be fixed to the thin film contact portion 71c.

지지부 접촉부(73c)는 지지부(45)의 상면과 연결되며, 지지부(45)의 상면과 팽행하게 연장되어 마련될 수 있다. 여기에서, 기판(10) 상의 지지부(45)는 앞서 설명된 지지부(40)보다 높게 형성될 수 있다. 그리고, 지지부 접촉부(73c)는 박막(50)에 의해서 연결부(70)에 가해지는 하중을 견디기 위해서, 도 3의 지지부 접촉부(71a)와 같이, 지지부(45) 상면에서 넓게 형성될 수 있다. 따라서, 연결부(70)에 가해지는 하중은 지지부 접촉부(73c)를 통해서 지지부(45)로 분산될 수 있다. 여기에서, 변형부(72c)는 박막(50)에 수직하게 연장된 박막 접촉부(71b)와 지지부(45)와 평행하게 연장된 지지부 접촉부(73b)를 연결할 수 있으며, 그 기능은 앞서 설명된 바와 같다.The support portion contact portion 73c is connected to the upper surface of the support portion 45 and may be provided to be extended from the upper surface of the support portion 45 in a swollen manner. Here, the support portion 45 on the substrate 10 may be formed higher than the support portion 40 described above. The support portion contact portion 73c can be formed wide on the upper surface of the support portion 45 like the support portion contact portion 71a of Fig. 3 to withstand the load applied to the connection portion 70 by the thin film 50. [ Therefore, the load applied to the connecting portion 70 can be dispersed to the supporting portion 45 through the supporting portion contacting portion 73c. Here, the deforming portion 72c can connect the thin film contacting portion 71b extending perpendicularly to the thin film 50 and the supporting portion contacting portion 73b extending parallel to the supporting portion 45, and the function thereof is the same as the above- same.

도 6a는 다른 개시된 초음파 변환기의 셀(200)의 평면도를 개략적으로 도시한 것이며, 도 6b는 도 6a의 BB'에서 바라본, 다른 개시된 초음파 변환기의 셀(200)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다. 앞서 설명된 초음파 변환기의 셀(100, 110, 120, 130)과의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.Figure 6a schematically illustrates a top view of a cell 200 of another disclosed ultrasound transducer and Figure 6b schematically illustrates a cross-sectional view of a cell 200 of another disclosed ultrasound transducer as viewed from BB 'of Figure 6a. The difference from the cells 100, 110, 120, and 130 of the ultrasonic transducer described above will be mainly described.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 개시된 초음파 변환기의 셀(200)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(40), 기판(10)과 지지부(40)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(40)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(200)은 연결부(70) 상에 마련된 제3전극(25), 제3전극(25) 상에 마련된 압전층(90) 및 압전층(90) 상에 마련된 제4전극(65)을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 개시된 초음파 변환기의 셀(200)은 압전형 초음파 변환기(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT)의 셀일 수 있다. 즉, 제3전극(25)과 제4전극(65)은 압전형 커패시터를 형성할 수 있다.6A and 6B, a cell 200 of the disclosed ultrasonic transducer includes a substrate 10, a support 40 provided on the substrate 10, a thin film provided separately from the substrate 10 and the support 40, And a connecting portion 70 connecting the support 50 and the support 40 to the thin film 50. The disclosed cell 200 of the ultrasonic transducer includes a third electrode 25 provided on the connecting portion 70, a piezoelectric layer 90 provided on the third electrode 25 and a fourth electrode 25 provided on the piezoelectric layer 90. [ Electrode 65 may be further included. Here, the cell 200 of the disclosed ultrasonic transducer may be a cell of a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pMUT). That is, the third electrode 25 and the fourth electrode 65 may form a piezoelectric capacitor.

제3전극(25)은 연결부(70)에 포함된 변형부(72) 상에 마련될 수 있다. 그리고, 제4전극(65)은 압전층(90) 상에 마련될 수 있다. 제3 및 제4전극(25, 65)은 전도성 재료로 형성될 수 있으며 예를 들어, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt 등으로 형성될 수 있다. 제3 및 제4전극(25, 65)에는 외부 전원(V)으로부터 전기적 신호가 인가될 수 있으며, 예를 들어, AC 전압이 인가될 수 있다.The third electrode 25 may be provided on the deformation portion 72 included in the connection portion 70. The fourth electrode 65 may be provided on the piezoelectric layer 90. The third and fourth electrodes 25 and 65 may be formed of a conductive material, for example, Cu, Al, Au, Cr, Mo, Ti, Pt, or the like. An electrical signal may be applied to the third and fourth electrodes 25 and 65 from an external power source V, for example, an AC voltage may be applied.

압전층(90)은 제3전극(25) 상에 마련될 수 있으며, 압전 재료로 형성될 수 있다. 상기 압전 재료는 예를 들어, ZnO, AlN, PZT(lead zirconate titanate), PbTiO3, PLT(La-modified PbTiO3) 등을 포함할 수 있다.The piezoelectric layer 90 may be provided on the third electrode 25 and may be formed of a piezoelectric material. The piezoelectric material may include, for example, ZnO, AlN, lead zirconate titanate (PZT), PbTiO 3 , PLT (La-modified PbTiO 3 ), and the like.

개시된 초음파 변환기의 셀(200)이 송신하는 경우, 압전층(90)은 평면 방향으로 팽창하거나 수축할 수 있다. 즉, 압전층(90)은 외부에서 인가된 전기적 신호에 의해서, 기판(10)과 평행한 방향으로 팽창하거나 수축할 수 있다. 이렇게 압전층(90)의 팽창력과 수축력은 그 하부에 마련된 변형부(72)가 탄성 변형되도록 만들 수 있다. 변형부(72)가 변형되면, 박막(50)이 기판(10)에 대해서 수직한 방향으로 진동할 수 있다. 따라서, 개시된 초음파 변환기의 셀(200)로부터 물리적 신호 예를 들어, 초음파가 출력될 수 있다.When the disclosed cell 200 of the ultrasonic transducer transmits, the piezoelectric layer 90 may expand or contract in the planar direction. That is, the piezoelectric layer 90 can be expanded or contracted in a direction parallel to the substrate 10 by an externally applied electrical signal. The expansion and contraction forces of the piezoelectric layer 90 can be such that the deformed portions 72 provided under the piezoelectric layer 90 are elastically deformed. When the deformation portion 72 is deformed, the thin film 50 can vibrate in a direction perpendicular to the substrate 10. Therefore, a physical signal, for example, an ultrasonic wave can be output from the cell 200 of the disclosed ultrasonic transducer.

개시된 초음파 변환기의 셀(200)이 수신하는 경우, 외부로부터 인가된 물리적 신호 예를 들어, 초음파가 박막(50)을 진동하게 할 수 있다. 박막(50)이 진동하면, 변형부(72)가 변형될 수 있다. 그리고, 변형부(72) 위에 마련된 압전층(90)이 변형부(72)의 변형에 따라서 수축하거나 팽창될 수 있다. 따라서, 압전층(90)은 외부로부터 인가된 힘에 의해서 수축 또는 팽창하여, 전기적 신호를 발생할 수 있다.When the cell 200 of the disclosed ultrasonic transducer receives, a physical signal externally applied, for example, ultrasonic waves may cause the thin film 50 to vibrate. When the thin film 50 vibrates, the deformed portion 72 can be deformed. The piezoelectric layer 90 provided on the deformation portion 72 may contract or expand as the deformation portion 72 deforms. Therefore, the piezoelectric layer 90 can contract or expand due to a force applied from the outside, and can generate an electrical signal.

개시된 초음파 변환기의 셀(200)은 박막(50)이 기판(10)에 대해서 피스톤과 같이 수직 방향으로 진동하여, 셀(200)의 부피 변화량이 증가할 수 있다. 그리고, 부피 변화량의 증가는 결국 초음파 변환기 셀(200)의 송신 출력과 수신 감도를 향상시킬 수 있다.The cell 200 of the disclosed ultrasonic transducer may vibrate in a vertical direction like the piston with respect to the substrate 10 so that the amount of volume change of the cell 200 may increase. An increase in the amount of change in volume can ultimately improve the transmission output and reception sensitivity of the ultrasonic transducer cell 200.

도 7은 변형예에 따른 초음파 변환기의 셀(210)의 단면을 개략적으로 도시한 것이다. 도 1b, 도 3, 도 4, 도 5 및 도 6b의 초음파 변환기의 셀(100, 110, 120, 130, 200)과의 차이점을 위주로 설명하기로 한다.7 schematically shows a cross section of a cell 210 of an ultrasonic transducer according to a modification. The ultrasonic transducers 100, 110, 120, 130, and 200 of FIGS. 1B, 3, 4, 5, and 6B will be described.

도 7을 참조하면, 개시된 초음파 변환기의 셀(210)은 기판(10), 기판(10) 상에 마련된 지지부(45), 기판(10)과 지지부(45)와 각각 이격되어 마련된 박막(50) 및 지지부(45)와 박막(50)을 연결하는 연결부(70c)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 셀(210)은 연결부(70c) 상에 마련된 제3전극(25), 제3전극(25) 상에 마련된 압전층(90) 및 압전층(90) 상에 마련된 제4전극(65)을 더 포함할 수 있다.7, the cell 210 of the disclosed ultrasonic transducer includes a substrate 10, a support 45 provided on the substrate 10, a thin film 50 spaced apart from the substrate 10 and the support 45, And a connection portion 70c connecting the support portion 45 and the thin film 50. [ The cell 210 of the disclosed ultrasonic transducer includes a third electrode 25 provided on the connecting portion 70c, a piezoelectric layer 90 provided on the third electrode 25 and a fourth electrode 25 provided on the piezoelectric layer 90. [ Electrode 65 may be further included.

연결부(70c)는 지지부(45)와 박막(50)을 연결시킬 수 있으며, 예를 들어, 실리콘(Si), 질화 실리콘(SixNy), 파릴렌(parylene) 등으로 형성될 수 있다. 연결부(70c)의 단면은 도 7에 도시된 바와 같이, "ㄱ"자 형태일 수 있다. 연결부(70c)는 박막 접촉부(71c), 지지부 접촉부(73c) 및 변형부(72c)를 포함할 수 있다. 박막 접촉부(71c)는 박막(50)의 상면과 연결되며, 박막(50)과 수직한 방향으로 연장되어 마련될 수 있다. 그리고, 박막 접촉부(71c)의 끝단은 박막(50)과의 접촉 면적을 크게 하는 구조로 형성될 수 있다. 예를 들어, 박막 접촉부(71c)의 끝단은 도 3의 박막 접촉부(71a)와 같이, 좌우로 펼쳐진 형태를 가질 수 있다. 따라서, 박막(50)은 박막 접촉부(71c)와 견고히 결합하여, 고정될 수 있다. The connection portion 70c may connect the support portion 45 and the thin film 50 and may be formed of silicon (Si), silicon nitride (Si x N y ), parylene, or the like. The cross section of the connecting portion 70c may be in the shape of "a" as shown in Fig. The connecting portion 70c may include a thin film contacting portion 71c, a supporting portion contacting portion 73c, and a deforming portion 72c. The thin film contact portion 71c is connected to the upper surface of the thin film 50 and may extend in a direction perpendicular to the thin film 50. [ The end of the thin film contacting portion 71c may be formed to have a structure in which the contact area with the thin film 50 is increased. For example, the end of the thin film contact portion 71c may have a shape spread to the left and right as in the thin film contact portion 71a in Fig. Therefore, the thin film 50 can firmly engage and be fixed to the thin film contact portion 71c.

지지부 접촉부(73c)는 지지부(45)의 상면과 연결되며, 지지부(45)의 상면과 팽행하게 연장되어 마련될 수 있다. 여기에서, 기판(10) 상의 지지부(45)는 앞서 설명된 지지부(40)보다 높게 형성될 수 있다. 그리고, 지지부 접촉부(73c)는 박막(50)에 의해서 연결부(70c)에 가해지는 하중을 견디기 위해서, 도 3의 지지부 접촉부(71a)와 같이, 지지부(45) 상면에서 넓게 형성될 수 있다. 따라서, 연결부(70c)에 가해지는 하중은 지지부 접촉부(73c)를 통해서 지지부(45)로 분산될 수 있다. 여기에서, 변형부(72c)는 박막(50)에 수직하게 연장된 박막 접촉부(71b)와 지지부(45)와 평행하게 연장된 지지부 접촉부(73b)를 연결할 수 있으며, 그 기능은 앞서 설명된 바와 같다.The support portion contact portion 73c is connected to the upper surface of the support portion 45 and may be provided to be extended from the upper surface of the support portion 45 in a swollen manner. Here, the support portion 45 on the substrate 10 may be formed higher than the support portion 40 described above. The support portion contact portion 73c can be formed wide on the upper surface of the support portion 45 like the support portion contact portion 71a in Fig. 3 in order to withstand a load applied to the connection portion 70c by the thin film 50. [ Therefore, the load applied to the connecting portion 70c can be dispersed to the supporting portion 45 through the supporting portion contacting portion 73c. Here, the deforming portion 72c can connect the thin film contacting portion 71b extending perpendicularly to the thin film 50 and the supporting portion contacting portion 73b extending parallel to the supporting portion 45, and the function thereof is the same as the above- same.

다음으로, 초음파 변환기 셀을 포함하는 초음파 변환기의 채널에 대해서 상세하게 설명하기로 한다.Next, the channel of the ultrasonic transducer including the ultrasonic transducer cell will be described in detail.

도 8a는 개시된 초음파 변환기의 채널(300)의 평면도를 개략적으로 도시한 것이고, 도 8b는 도 8a의 CC'에서 바라본, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)의 단면도를 개략적으로 도시한 것이다.FIG. 8A schematically illustrates a top view of the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer, and FIG. 8B schematically illustrates a cross-sectional view of the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer as viewed from CC 'of FIG. 8A.

도 8a 및 도 8b를 참조하면, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 앞서 설명된 초음파 변환기의 셀(100)을 복수 개 구비하고, 복수 개의 초음파 변환기의 셀(100)은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 마련될 수 있다. 도 8a에는 복수 개의 초음파 변환기의 셀(100)이 예시적으로, 3 x 3의 어레이 형태로 배열된 것이 도시되어 있다. 여기에서, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 앞서 설명된 그 밖의 초음파 변환기의 셀(110, 120, 130, 200, 210) 중에서 선택된 적어도 하나의 셀을 복수 개 구비할 수 있다.8A and 8B, a channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer includes a plurality of cells 100 of the ultrasonic transducer described above, and a plurality of cells 100 of the ultrasonic transducers have mxn (m, n) 1 or more natural number). In Fig. 8A, cells 100 of a plurality of ultrasonic transducers are illustrated as being arrayed in a 3 x 3 array, for example. Here, the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer may include a plurality of at least one cell selected from among the cells 110, 120, 130, 200, and 210 of the other ultrasonic transducer described above.

개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 복수 개의 홈(recess)(41)이 마련된 기판(10), 복수 개의 홈(41)에 각각 이격되어 마련된 복수 개의 박막(50) 및 박막(50)과 홈(41) 외곽의 지지부(40)를 각각 연결하는 복수 개의 연결부(70)를 포함할 수 있다. 그리고, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 기판(10) 상에 마련되는 제1전극(20), 제1전극(20) 상에 마련되는 절연층(30)을 더 포함할 수 있다. 또한, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 박막(50) 상에 마련되는 제2전극(60), 제2전극(60)과 연결되는 급전선(미도시)을 더 포함할 수 있다. 기판(10), 지지부(40), 복수 개의 박막(50) 및 복수 개의 연결부(70)는 각각 하나의 캐비티(55)를 형성할 수 있다. 여기에서, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 정전용량형 초음파 변환기(capacitive micromachined ultrasonic transducer, cMUT)의 채널일 수 있다. 즉, 제1전극(20)과 제2전극(60)은 커패시터를 형성할 수 있다. The channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer includes a substrate 10 provided with a plurality of recesses 41, a plurality of thin films 50 provided separately from the plurality of grooves 41, And a plurality of connection portions 70 connecting the support portions 40 on the outer periphery of the base portion 41. The channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a first electrode 20 provided on the substrate 10 and an insulating layer 30 provided on the first electrode 20. The channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer may further include a feeder line (not shown) connected to the second electrode 60 and the second electrode 60 provided on the thin film 50. The substrate 10, the support portion 40, the plurality of thin films 50, and the plurality of connection portions 70 may form a single cavity 55, respectively. Here, the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer may be a channel of a capacitive micromachined ultrasonic transducer (cMUT). That is, the first electrode 20 and the second electrode 60 can form a capacitor.

개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 이에 포함된 박막(50)이 기판(10)에 대해서 수직하게 움직일 수 있으므로, 각 초음파 변환기의 셀(도 1b의 100)의 평균 정전력과 부피 변화량이 증가할 수 있다. 따라서, 초음파 변환기의 채널(300)의 송신 출력과 수신 감도가 향상될 수 있다.Since the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer can move the thin film 50 included therein vertically relative to the substrate 10, the average electrostatic force and volume change amount of the cell (100 in FIG. 1B) of each ultrasonic transducer increases . Therefore, the transmission output and reception sensitivity of the channel 300 of the ultrasonic transducer can be improved.

한편, 제1 및 제2전극(20, 60) 대신에, 도 6b에 도시된 바와 같이, 연결부(70) 상에 마련된 제3전극(25), 제3전극(25) 상에 마련된 압전층(90) 및 압전층(90) 상에 마련된 제4전극(65)을 더 포함할 수 있다. 여기에서, 개시된 초음파 변환기의 채널(300)은 압전형 초음파 변환기(piezoelectric micromachined ultrasonic transducer, pMUT)의 채널일 수 있다. 즉, 제3전극(25)과 제4전극(65)은 압전형 커패시터를 형성할 수 있다.Instead of the first and second electrodes 20 and 60, a third electrode 25 provided on the connection portion 70 and a piezoelectric layer (not shown) provided on the third electrode 25 may be formed as shown in FIG. 90 and a fourth electrode 65 provided on the piezoelectric layer 90. Here, the channel 300 of the disclosed ultrasonic transducer may be a channel of a piezoelectric micromachined ultrasonic transducer (pMUT). That is, the third electrode 25 and the fourth electrode 65 may form a piezoelectric capacitor.

다음으로, 개시된 초음파 변환기(미도시)는 앞서 설명된 초음파 변환기의 채널(300)을 복수 개 포함할 수 있으며, 복수 개의 초음파 변환기의 채널(도 8b의 300)은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 배열될 수 있다. 도 8b를 참조하면, 개시된 초음파 변환기는 이에 포함된 박막(50)이 기판(10)에 대해서 수직하게 움직일 수 있으므로, 각 초음파 변환기의 셀(도 1b의 100)의 평균 정전력과 부피 변화량이 증가할 수 있다. 따라서, 초음파 변환기의 채널(300)의 송신 출력과 수신 감도가 향상되며, 결국 개시된 초음파 변환기의 송신 출력과 수신 감도가 향상될 수 있다.Next, the disclosed ultrasonic transducer (not shown) may include a plurality of channels 300 of the ultrasonic transducer described above, and the channels (300 in FIG. 8B) of the plurality of ultrasonic transducers are mxn A natural number). 8B, since the thin film 50 included therein can move vertically relative to the substrate 10, the average electrostatic force and the volume change amount of the cells (100 in FIG. 1B) of each ultrasonic transducer are increased can do. Accordingly, the transmission output and the reception sensitivity of the channel 300 of the ultrasonic transducer are improved, so that the transmission output and the reception sensitivity of the started ultrasonic transducer can be improved.

이러한 본 발명인 초음파 변환기의 셀, 채널 및 이를 포함하는 초음파 변환기는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.The ultrasound transducer including the cell, the channel, and the ultrasound transducer including the ultrasound transducer according to the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings to facilitate understanding of the present invention. However, those skilled in the art It will be understood that various modifications and equivalent embodiments are possible. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the appended claims.

10: 기판 20: 제1전극
30: 절연층 40: 지지부
50: 박막 60: 제2전극
70: 연결부 90: 압전층
100, 110, 120, 130, 200, 210: 개시된 초음파 변환기의 셀
300: 개시된 초음파 변환기의 채널10: substrate 20: first electrode
30: Insulation layer 40: Support
50: thin film 60: second electrode
70: connection portion 90: piezoelectric layer
100, 110, 120, 130, 200, 210: the cell of the disclosed ultrasonic transducer
300: channel of the disclosed ultrasonic transducer

Claims (24)

기판;
상기 기판 상에 마련된 지지부;
상기 기판과 상기 지지부와 각각 이격되어 마련된 박막; 및
상기 지지부와 상기 박막을 연결하는 연결부를 포함하며,
상기 박막의 가장자리가 상기 박막과 상기 연결부의 접촉 지점을 지나도록 상기 박막이 상기 지지부를 향해 상기 연결부 아래로 연장된, 초음파 변환기의 셀.Board;
A support provided on the substrate;
A thin film provided separately from the substrate and the supporting portion; And
And a connection portion connecting the support portion and the thin film,
Wherein the thin film extends below the connection toward the support such that an edge of the thin film passes through a point of contact between the thin film and the connection. 제 1 항에 있어서,
상기 연결부는 상기 지지부와 연결되는 지지부 접촉부, 상기 박막과 연결되는 박막 접촉부 및 상기 지지부 접촉부와 상기 박막 접촉부 사이에 마련되며, 탄성 변형되는 변형부를 포함하는 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 1,
Wherein the connecting portion includes a supporting portion contacting portion connected to the supporting portion, a thin film contacting portion connected to the thin film, and a deforming portion provided between the supporting portion contacting portion and the thin film contacting portion and elastically deformed. 제 2 항에 있어서,
상기 박막은 상기 변형부의 변형에 의해서, 상기 기판에 대해서 수직한 방향으로 진동하는 초음파 변환기의 셀.3. The method of claim 2,
Wherein the thin film vibrates in a direction perpendicular to the substrate by deformation of the deformed portion. 제 1 항에 있어서,
상기 기판 상에 마련된 제1전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 1,
And a first electrode provided on the substrate. 제 4 항에 있어서,
상기 제1전극 상에 마련된 절연층을 더 포함하는 초음파 변환기의 셀.5. The method of claim 4,
And an insulating layer provided on the first electrode. 제 1 항에 있어서,
상기 박막 상에 마련된 제2전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 1,
And a second electrode provided on the thin film. 제 6 항에 있어서,
상기 연결부 상에 마련되고, 상기 제2전극에 전기적 신호를 인가하는 급전선을 더 포함하는 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 6,
And a feeder line provided on the connection portion, the feeder line applying an electrical signal to the second electrode. 제 1 항에 있어서,
상기 박막은 전도성 박막인 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 1,
Wherein the thin film is a conductive thin film. 기판;
상기 기판 상에 마련된 지지부;
상기 기판과 상기 지지부와 각각 이격되어 마련된 박막;
상기 지지부와 상기 박막을 연결하는 연결부; 및
상기 연결부 상에 마련된 압전층;을 포함하는 초음파 변환기의 셀.Board;
A support provided on the substrate;
A thin film provided separately from the substrate and the supporting portion;
A connection part connecting the supporting part and the thin film; And
And a piezoelectric layer provided on the connection portion. 제 9 항에 있어서,
상기 압전층의 하면에 마련된 제3전극과 상기 압전층의 상면에 마련된 제4전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 셀.10. The method of claim 9,
Further comprising: a third electrode provided on a lower surface of the piezoelectric layer; and a fourth electrode provided on an upper surface of the piezoelectric layer. 제 1 항에 있어서,
상기 기판, 상기 지지부, 상기 박막 및 상기 연결부는 하나의 캐비티를 형성하는 초음파 변환기의 셀.The method according to claim 1,
Wherein the substrate, the support, the thin film, and the connection portion form one cavity. 제 1 항 내지 제 11 항 중에서 어느 한 항에 따른 초음파 변환기의 셀을 복수 개 구비하고,
상기 복수 개의 초음파 변환기의 셀은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 마련되는 초음파 변환기의 채널.An ultrasonic transducer comprising a plurality of cells of the ultrasonic transducer according to any one of claims 1 to 11,
Wherein the cells of the plurality of ultrasonic transducers are arranged in an array of mxn (m, n is a natural number of 1 or more) array. 복수 개의 홈(recess)이 마련된 기판;
상기 복수 개의 홈에 각각 이격되어 마련된 복수 개의 박막; 및
상기 박막과 상기 홈 외곽의 지지부를 각각 연결하는 복수 개의 연결부를 포함하며,
상기 박막의 가장자리가 상기 박막과 상기 연결부의 접촉 지점을 지나도록 상기 박막이 상기 지지부를 향해 상기 연결부 아래로 연장된, 초음파 변환기의 채널.A substrate provided with a plurality of recesses;
A plurality of thin films spaced apart from each other in the plurality of grooves; And
And a plurality of connection portions connecting the thin film and the supporter of the groove outside,
Wherein the thin film extends below the connection toward the support such that an edge of the thin film passes through a point of contact between the thin film and the connection. 제 13 항에 있어서,
상기 연결부는 상기 지지부와 연결되는 지지부 접촉부, 상기 박막과 연결되는 박막 접촉부 및 상기 지지부 접촉부와 상기 박막 접촉부 사이에 마련되며, 탄성 변형되는 변형부를 포함하는 초음파 변환기의 채널.14. The method of claim 13,
Wherein the connecting portion includes a supporting portion contacting portion connected to the supporting portion, a thin film contacting portion connected to the thin film, and a deforming portion provided between the supporting portion contacting portion and the thin film contacting portion and elastically deforming. 제 14 항에 있어서,
상기 박막은 상기 변형부의 변형에 의해서, 상기 기판에 대해서 수직한 방향으로 진동하는 초음파 변환기의 채널.15. The method of claim 14,
Wherein the thin film vibrates in a direction perpendicular to the substrate by deformation of the deformed portion. 제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 홀 안에 각각 마련된 제1전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 채널.14. The method of claim 13,
And a first electrode provided in each of the plurality of holes. 제 16 항에 있어서,
상기 제1전극 상에 마련된 절연층을 더 포함하는 초음파 변환기의 채널.17. The method of claim 16,
And an insulating layer provided on the first electrode. 제 13 항에 있어서,
상기 복수 개의 박막 상에 각각 마련된 제2전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 채널.14. The method of claim 13,
And a second electrode provided on each of the plurality of thin films. 제 18 항에 있어서,
상기 연결부 상에 마련되고, 상기 제2전극에 전기적 신호를 인가하는 급전선을 더 포함하는 초음파 변환기의 채널.19. The method of claim 18,
And a feed line provided on the connection part and applying an electrical signal to the second electrode. 제 13 항에 있어서,
상기 박막은 전도성 박막인 초음파 변환기의 채널.14. The method of claim 13,
Wherein the thin film is a conductive thin film. 복수 개의 홈(recess)이 마련된 기판;
상기 복수 개의 홈에 각각 이격되어 마련된 복수 개의 박막; 및
상기 박막과 상기 홈 외곽의 지지부를 각각 연결하는 복수 개의 연결부; 및
상기 연결부 상에 각각 마련된 압전층;을 포함하는 초음파 변환기의 채널.A substrate provided with a plurality of recesses;
A plurality of thin films spaced apart from each other in the plurality of grooves; And
A plurality of connection portions connecting the thin film and the supporter of the groove outside, respectively; And
And a piezoelectric layer provided on each of the connection portions. 제 21 항에 있어서,
상기 압전층의 하면에 마련된 제3전극과 상기 압전층의 상면에 마련된 제4전극을 더 포함하는 초음파 변환기의 채널.22. The method of claim 21,
A third electrode provided on a lower surface of the piezoelectric layer, and a fourth electrode provided on an upper surface of the piezoelectric layer. 제 13 항에 있어서,
상기 기판, 상기 지지부, 상기 복수 개의 박막 및 상기 복수 개의 연결부는 각각 하나의 캐비티를 형성하는 초음파 변환기의 채널.14. The method of claim 13,
Wherein the substrate, the support, the plurality of thin films, and the plurality of connection portions form one cavity, respectively. 제 13 항 내지 제 23 항 중에서 어느 한 항에 따른 초음파 변환기의 채널을 복수 개 포함하고,
상기 복수 개의 초음파 변환기의 채널은 m x n(m, n은 1 이상의 자연수)의 어레이 형태로 마련되는 초음파 변환기.23. An ultrasonic transducer according to any one of claims 13 to 23 comprising a plurality of channels,
Wherein the channels of the plurality of ultrasonic transducers are arranged in an array of mxn (where m and n are natural numbers of 1 or more).
KR1020100127871A 2010-12-14 2010-12-14 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames KR101630759B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100127871A KR101630759B1 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames
US13/168,473 US8727994B2 (en) 2010-12-14 2011-06-24 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the same

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100127871A KR101630759B1 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20120066503A KR20120066503A (en) 2012-06-22
KR101630759B1 true KR101630759B1 (en) 2016-06-16

Family

ID=46200056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100127871A KR101630759B1 (en) 2010-12-14 2010-12-14 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames

Country Status (2)

Country Link
US (1) US8727994B2 (en)
KR (1) KR101630759B1 (en)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101630759B1 (en) 2010-12-14 2016-06-16 삼성전자주식회사 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames
KR101761819B1 (en) * 2011-08-24 2017-07-26 삼성전자주식회사 Ultrasonic transducer and method of manufacturing the sames
KR101909131B1 (en) * 2012-09-11 2018-12-18 삼성전자주식회사 Ultrasonic transducer and method of manufacturig the same
JP6221582B2 (en) * 2013-09-30 2017-11-01 セイコーエプソン株式会社 Ultrasonic device and probe, electronic apparatus and ultrasonic imaging apparatus
US9637371B2 (en) * 2014-07-25 2017-05-02 Semiconductor Manufacturing International (Shanghai) Corporation Membrane transducer structures and methods of manufacturing same using thin-film encapsulation
KR102207928B1 (en) 2014-08-13 2021-01-26 삼성전자주식회사 Audio sensing device and method of acquiring frequency information
CN108520110A (en) * 2018-03-21 2018-09-11 华南理工大学 The finite element method of capacitance type micromachined ultrasonic transducer three classes thin-skin model
JP7224190B2 (en) * 2019-01-15 2023-02-17 株式会社日立製作所 Ultrasonic transducer, manufacturing method thereof and ultrasonic imaging device
JP7105207B2 (en) * 2019-03-22 2022-07-22 富士フイルムヘルスケア株式会社 Ultrasonic probe, ultrasonic diagnostic apparatus, and method for manufacturing ultrasonic probe
TWI763270B (en) * 2021-01-21 2022-05-01 茂丞科技股份有限公司 Array-typed ultrasonic sensor

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004188203A (en) 2002-12-11 2004-07-08 General Electric Co <Ge> Bucking material for ultramicro-fabrication ultrasonic transducer equipment
JP2005193374A (en) 2003-12-29 2005-07-21 General Electric Co <Ge> Micromachined ultrasonic transducer cell having compliant support structure
JP2007527285A (en) * 2004-02-27 2007-09-27 ジョージア テック リサーチ コーポレイション Multi-element electrode CMUT element and manufacturing method
US7615834B2 (en) 2006-02-28 2009-11-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Capacitive micromachined ultrasonic transducer(CMUT) with varying thickness membrane

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6593672B2 (en) * 2000-12-22 2003-07-15 Intel Corporation MEMS-switched stepped variable capacitor and method of making same
EP1343190A3 (en) * 2002-03-08 2005-04-20 Murata Manufacturing Co., Ltd. Variable capacitance element
US6958255B2 (en) * 2002-08-08 2005-10-25 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Micromachined ultrasonic transducers and method of fabrication
US7280435B2 (en) 2003-03-06 2007-10-09 General Electric Company Switching circuitry for reconfigurable arrays of sensor elements
US7353056B2 (en) * 2003-03-06 2008-04-01 General Electric Company Optimized switching configurations for reconfigurable arrays of sensor elements
JP4370120B2 (en) 2003-05-26 2009-11-25 オリンパス株式会社 Ultrasound endoscope and ultrasound endoscope apparatus
JP3966237B2 (en) * 2003-06-19 2007-08-29 セイコーエプソン株式会社 Piezoelectric devices and electronic devices equipped with piezoelectric devices
JP2007528153A (en) * 2004-02-06 2007-10-04 ジョージア テック リサーチ コーポレイション CMUT device and manufacturing method
US7151498B2 (en) * 2004-03-09 2006-12-19 The Boeing Company System and method for preferentially controlling grating lobes of direct radiating arrays
EP2335595B1 (en) 2004-10-27 2012-04-04 Olympus Corporation Capacitive ultrasonic transducer and endo cavity ultrasonic diagnosis system using the same
US7618391B2 (en) * 2005-04-20 2009-11-17 Children's Medical Center Corporation Waveform sensing and regulating fluid flow valve
EP1881822A2 (en) * 2005-05-18 2008-01-30 Kolo Technologies, Inc. Methods for fabricating micro-electro-mechanical devices
JP4663542B2 (en) 2006-02-09 2011-04-06 株式会社オーディオテクニカ Inspection method of diaphragm assembly for condenser microphone
JP4605470B2 (en) 2006-03-31 2011-01-05 ヤマハ株式会社 Condenser microphone
JP4804961B2 (en) * 2006-03-03 2011-11-02 オリンパスメディカルシステムズ株式会社 Ultrasonic transducer and intracorporeal ultrasonic diagnostic apparatus equipped with the same
US20100232257A1 (en) * 2006-09-28 2010-09-16 Hiroki Tanaka Ultrasonic probe and ultrasonic imaging device
JP5408935B2 (en) 2007-09-25 2014-02-05 キヤノン株式会社 Electromechanical transducer and manufacturing method thereof
JP2009118093A (en) 2007-11-05 2009-05-28 Seiko Epson Corp Electrostatic transducer and ultrasonic speaker
JP2009182838A (en) 2008-01-31 2009-08-13 Kyoto Univ Elastic wave transducer, elastic wave transducer array, ultrasonic probe, and ultrasonic imaging apparatus
IT1397115B1 (en) * 2009-11-27 2012-12-28 St Microelectronics Rousset MICRO-ELECTROMECHANICAL RESONANT STRUCTURE WITH IMPROVED ELECTRICAL CHARACTERISTICS.
KR101630759B1 (en) 2010-12-14 2016-06-16 삼성전자주식회사 Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004188203A (en) 2002-12-11 2004-07-08 General Electric Co <Ge> Bucking material for ultramicro-fabrication ultrasonic transducer equipment
JP2005193374A (en) 2003-12-29 2005-07-21 General Electric Co <Ge> Micromachined ultrasonic transducer cell having compliant support structure
JP2007527285A (en) * 2004-02-27 2007-09-27 ジョージア テック リサーチ コーポレイション Multi-element electrode CMUT element and manufacturing method
US7615834B2 (en) 2006-02-28 2009-11-10 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Capacitive micromachined ultrasonic transducer(CMUT) with varying thickness membrane

Also Published As

Publication number Publication date
US20120150041A1 (en) 2012-06-14
KR20120066503A (en) 2012-06-22
US8727994B2 (en) 2014-05-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101630759B1 (en) Cell and channel of ultrasonic transducer, and ultrasonic transducer including the sames
US10128777B2 (en) Pre-collapsed capacitive micro-machined transducer cell with annular-shaped collapsed region
KR101813183B1 (en) cell, element of ultrasonic transducer, ultrasonic transducer including the sames, and method of manufacturing the sames
US7880565B2 (en) Micro-electro-mechanical transducer having a surface plate
US8120229B2 (en) Middle spring supported micro-electro-mechanical transducers
JP5128470B2 (en) Microelectromechanical transducer with insulation extension
US8451693B2 (en) Micromachined ultrasonic transducer having compliant post structure
US7982362B2 (en) Ultrasound transducer manufactured by using micromachining process, its device, endoscopic ultrasound diagnosis system thereof, and method for controlling the same
JP5486689B2 (en) Ultrasonic transducer and ultrasonic diagnostic apparatus using the same
US7817811B2 (en) Sound-electricity conversion device, array-type ultrasonic transducer, and ultrasonic diagnostic apparatus
KR101761819B1 (en) Ultrasonic transducer and method of manufacturing the sames
CN111182429B (en) High fill rate MEMS transducer
CN102333485A (en) Pre-collapsed cmut with mechanical collapse retention
JP2008099036A (en) Ultrasonic transducer, ultrasonic probe and ultrasonic diagnostic device
WO2007015219A2 (en) Micro-electro-mechanical transducer having a surface plate
KR101593994B1 (en) High power ultrasonic transducer
KR20160011104A (en) Ultrasonic transducer and method of manufacturing ultrasonic transducer
US7923893B2 (en) 3-1 mode capacitive membrane ultrasound transducer
US11376628B2 (en) Capacitive device and piezoelectric device
CN114130636B (en) Piezoelectric type MEMS ultrasonic transducer
CN220027664U (en) Ultrasonic transducer
JP2019041275A (en) Ultrasonic inspection apparatus and capacitive ultrasonic transducer
US20240024916A1 (en) Ultrasonic transducer array device
WO2017186796A1 (en) Cmut transducer array with impedance matching lens
CN116600907A (en) Ultrasonic transducer array device

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190530

Year of fee payment: 4